UD 1 L'ÀTOM. LA TAULA PERIÒDICA. (4t ESO)

1. ELS OORRBBIITTAALLSS AATTÒÒMMIICCSS

2. EL MMOODDEELL AACCTTUUAALL DD''ÀÀTTOOMM
L’últim model atòmic proposat pels científics és l’anomenat model quàntic.
La teoria acceptada actualment és que l’àtom
es compon d’un nucli de càrrega positiva,
format per protons i neutrons, en conjunt
coneguts com nucleó.
Orbitant al voltant d'aquest nucli es troba un
núvol d’electrons de càrrega negativa. Els
electrons orbiten en determinats nivells
d’energia, també coneguts com a orbitals.
Un orbital atòmic és la regió
de l'espai al voltant del nucli
en el qual la probabilitat de
trobar un electró és màxima.

3. EELLSS NNOOMMBBRREESS AATTÒÒMMIICCSS
La descripció de l'àtom mitjançant la mecànica quàntica-ondulatòria està basada
en el càlcul de les solucions de l'equació de Schrödinger; aquesta és una equació
que permet obtenir els nombres quàntics dels electrons.
• Els orbitals queden definits amb 3 nombres quàntics:
n: nombre quàntic principal
l: nombre quàntic secundari
m: nombre quàntic magnètic
Aquests tres nombres quàntics defineixen un orbital: seva grandària, la seva
forma i la seva orientació, així com la seva energia.
• Per definir cada electró cal afegir un quart
nombre quàntic:
s: nombre quàntic spin

4. n: NOMBRE QQUUÀÀNNTTIICC PPRRIINNCCIIPPAALL
El nombre quàntic principal d'un electró és un enter positiu i descriu la mida
de l'orbital. El nombre quàntic n ens indica el nivell d'energia.
A mesura que augmenta el valor de n, també augmenta el valor de l'energia.
n = 1, 2, 3, 4, 5,...∞ (a la pràctica pren els valors de n = 1 a n = 7)

5. l: NNOOMMBBRREE QQUUÀÀNNTTIICC SSEECCUUNNDDAARRII
El nombre quàntic secundari indica el subnivell d'energia i determina la forma
que pren l'orbital.
Per a cada valor de n, el nombre quàntic secundari l pot tenir tots els valors des
de 0 fins a n – 1:
n = 1 aleshores l = 0
n = 2 aleshores l = 0 i l = 1
Cada valor de l està associat a una forma orbital simbolitzada per una lletra
minúscula:
l = 0 orbital s
l = 1 orbital p
l = 2 orbital d
l = 3 orbital f

6. mmll:: NNOOMMBBRREE QQUUÀÀNNTTIICC MMAAGGNNÈÈTTIICC
Ens indica l'orientació espacial de l'orbital davant d'un camp magnètic extern.
El nombre quàntic m pren valors des de -l fins a +l
n= 1 l= 0 m= 0
n= 2 l= 0, 1 m= -1, 0, 1
n= 3 l= 0,1,2 m = -2,-1, 0, 1, 2
mmss oo ss:: NNOOMMBBRREE QQUUÀÀNNTTIICC DD''EESSPPIINN
Només pot prendre dos valors: +1/2 i
-1/2.
Fa referència al moment angular de gir
de l’electró. L’electró gira sobre si
mateix, aquest gir es pot realitzar en
sentit horari (s = +1/2) o en sentit
antihorari (s = -1/2)

7. Per definir un electró calen quatre nombres quàntics...

8. QUATRE Per definir un NOMBRES electró calen QUÀNTICS
quatre nombres quàntics...
Els 3 primers nombres quàntics (n, l, m) descriuen els orbitals: nivell energètic,
lmida, forma i orientació.
El conjunt dels quatre nombres quàntics defineix un electró.
IMPORTANT: No poden existir en un mateix àtom dos electrons
amb els quatre nombres quàntics iguals!
Així que una vegada definida la grandària (n), el tipus (l) i l’orientació d’un orbital
(m) amb els tres primers nombres quàntics, només es possible trobar un màxim de
dos electrons en aquesta situació que, necessàriament, hauran de tenir valors
diferents del seu nombre quàntic d’espin
Per exemple:
s = +1/2 (0,0,0,+1/2)
n=0 l=0 m=0 aleshores
s = -1/2 (0,0,0,-1/2)

9. Orbitals possibles segons els valors dels nombres quàntics
n = 1
▪ Si n = 1 aleshores el nombre quàntic l només pot prendre el valor 0, és a dir,
només és possible trobar un orbital en el primer nivell energètic en el qual pot
haver-hi fins a dos electrons (un amb spin +1/2 i un altre amb spin -1/2).
Aquest orbital, d'aparença esfèrica, rep el nom de 1s.

10. Orbitals possibles segons els valors dels nombres quàntics
Si n = 2 aleshores el nombre quàntic l pot prendre els
valors 0 i 1, és a dir, són possibles els tipus d'orbitals s i p.
n = 2
▪ Quan l = 0, tenim l'orbital anomenat 2s en el qual
hi caben dos electrons (un amb spin +1/2 i un altre
amb spin -1/2):
▪ Si l = 1 tindrem orbitals del tipus p, dels quals hi haurà tres diferents segons
indicarien els tres valors possibles del nombre quàntic m (+1, 0, -1), podent
albergar un màxim de dos electrons cada un, amb valors d'espín +1/2 i -1/2, és a
dir, sis electrons com a màxim:
2p

11. Orbitals possibles segons els valors dels nombres quàntics
Si n = 3 són possibles tres valors del nombre n = 3 quàntic l: 0,1 i 2.
▪ Si l = 0 tindrem de nou un orbital del tipus s. En aquest cas 3s
▪ Si l = 1 tindrem 3 orbitals p, un per a ml= +1, un
altre per a ml=0 i un per ml=-1. Són orbitals 3p
▪ Si l = 2 els orbitals seran del tipus
d, dels quals hi haurà cinc diferents
segons indiquen els cinc valors
possibles (+2, +1, 0, -1, -2) del
nombre quàntic ml i podran
albergar un total de deu electrons:

12. 1 orbital tipus s

13. 3 orbitals tipus p

14. 5 orbitals tipus d

15. 7 orbitals tipus f
Orbitals atòmics a Educaplus

16. EN RESUM...

17. UN ALTRE RESUM...
En un àtom hi ha nivells energètics que es designen amb nombres: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7.
A cada nivell hi ha subnivells que designen amb lletres: s, p, d, f.
El nivell 1 té subnivell s.
El nivell 2 té subnivells s, p.
El nivell 3 té subnivells s, p, d.
El nivell 4 té subnivells s, p, d, f.
El nivell 5 té subnivells s, p, d, f.
El nivell 6 té subnivells s, p, d.
El nivell 7 té subnivells s, p.
A cada subnivell hi ha orbitals (no és el mateix que òrbites).
Un subnivell s té 1 orbital.
Un subnivell p té 3 orbitals.
Un subnivell d té 5 orbitals.
Un subnivell f té 7 orbitals.
A cada orbital van els electrons. Només pot haver-hi un màxim de 2 electrons per cada
orbital. Per tant:
Un subnivell s pot tenir fins a 2 electrons. Un subnivell p pot tenir fins a 6 electrons. Un
subnivell d pot tenir fins a 10 electrons. Un subnivell f pot tenir fins a 14 electrons.

18. CONTINUARÀ...
Ara que ja coneixem com són els orbitals atòmics podem veure com
es distribueixen els electrons en aquests orbitals.
Aquesta distribució d'electrons en els orbitals s'anomena configuració
electrònica.
Trobareu els apunts sobre
configuració electrònica a la
següent presentació:

19. FI